【電腦的物理實現】PN結的單嚮導電性

上一篇文章介紹了什麼是PN結，接下來說說PN結有哪些特性。

主要講三個東西，1是PN結的單嚮導電性，2是PN結在電路中的伏安特性，3是PN結的電容效應。分三篇文章寫。

首先是單嚮導電性。

我們把PN結連到電路中，看看會發生什麼。

PN結連到電路中要分兩種情況討論，一種是P型半導體接正極，這種接法稱為正向偏置。另一種是N型半導體接正極，這種接法稱為反向偏置。

我們先看正向偏置。

正向偏置時，P區的電子就會跑向電源正極，那麼因為P區失去了一些電子那麼負離子就減少了。同樣的，電源又會使電子從負極走向N區，這樣又補充了N區因為擴散運動而失去的電子，那麼N區的正離子也會減少。這樣一來，因為P區的負離子和N區的正離子都減少了那麼整個空間電荷區也就變窄了，或者說內電場變小了。但是，如果電壓並不是很大的時候，電路中也只能有一定大小的電流。我們知道所謂的電流大小就是單位時間內能跑過去的電子數量。那麼外加電壓不夠大時，電子跑的速度也就那麼大，那麼慢慢的從N區擴散過來的電子又會因為來不及都跑到電源正極又會開始在P區堆積又會反過來增強內電場最後又形成一個新的動態平衡。只不過由於外加電壓的緣故這次的結果使空間電荷區變窄了。而且當外加電壓大到一定程度時空間電荷區會完全消失。這個使空間電荷區完全消失的臨界電壓值稱為導通電壓。總之，當PN結正向偏置時電流大小取決於外加電壓。而且因而N區摻雜的緣故有大量的電子所以可以形成較大的正向電流。

 

我們再看看反向偏置。

反向偏置時，P區的空穴和N區的電子都會遠離PN結向兩側移動。那麼P區的負離子和N區的正離子都增大了，也就是整個空間電荷區變厚了。因為外電場的作用和內電場反向相同，會阻礙擴散運動的進行而增強漂移運動。這樣的話在移動的只是P區本徵激發出來的那些電子。因為數量很少，所以只能形成的很小的反向電流，這個電流小到可以忽略不計。

 

最後形成的特點是，正向偏置時可以形成較大的正向電流，反向偏置時只能形成很小的反向電流所以說PN結具有單嚮導電性。

 

至於為什麼正向偏置產生的電流就叫正向電流，反向偏置產生的電流就叫反向電流。這個沒什麼特別的原因，只是人們的一個習慣，因為正向偏置的電流比較大反向偏置幾乎沒電流罷了。